新型修井扶正机械手的制作方法

1.本实用新型涉及油田修井井口作业辅助机械装置技术领域，是一种新型修井扶正机械手。


背景技术：

2.油气井在正常的生产过程中会出现减产或者停产，对油气井进行修理或维护工作，统称为小修作业。小修作业的基本方法是把起下油管作为主要手段，把井中原来的工具及油管提出，然后按施工设计进行项目的施工，施工目的完成后，再通过油管把维修后的工具或泵下入到井内预定位置，以恢复油水井正常生产。
3.现有油管扶正机构有侧推和翻转中推两种，侧推式扶正机械手工作精度不高，不能将管杆精准停放实现上下两根管杆接箍处对齐，需操作人员凭感觉多次调整位置，且不能横向调整，降低工作效率；翻转中推式扶正机械手一般没有位置微调功能，且该机构占用空间过大，与其他井口设备兼容性较差。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种新型修井扶正机械手，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有油管扶正机构中存在的翻转扶正机构占用空间大与其他设备兼容性较差的问题。进一步解决了现有侧推扶正机构不能准确使上下管杆接箍处对齐的问题。
5.本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种新型修井扶正机械手，包括主旋臂、立柱、固定轴、旋转动力组件、副旋臂、叉体安装杆、第一连杆、第二连杆和夹持机构，主旋臂右端设有上下贯通的第一通孔，主旋臂下方设有立柱，立柱上端固定安装有上端位于第一通孔内的固定轴，固定轴中部外侧传动连接有能使主旋臂旋转的旋转动力组件；对应主旋臂下方位置的立柱前侧铰接有副旋臂，主旋臂左端和副旋臂左端之间设有后端位于主旋臂后方的叉体安装杆，主旋臂左端与叉体安装杆中部通过第一连杆铰接在一起，副旋臂左端和叉体安装杆前端通过第二连杆铰接在一起，叉体安装杆后端设有能够夹持油管的夹持机构。
6.下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：
7.上述旋转动力组件可包括左立板、右立板、蜗杆和旋转马达，主旋臂右端左右间隔设有左立板和右立板，左立板和右立板之间设有蜗杆，固定轴外侧设有能够与蜗杆啮合的蜗轮齿，蜗杆左端设有旋转马达。
8.上述旋转动力组件还可包括保护罩，对应旋转马达右侧位置的旋转动力组件外侧和主旋臂右端外侧设有保护罩。
9.上述夹持机构可包括叉体盒、导轨、左直线驱动机构、右直线驱动机构、左叉体组件和右叉体组件，叉体安装杆后端与叉体盒前侧中部固定安装在一起，叉体盒下侧板内侧设有导轨，导轨上左右间隔滑动安装有后端位于叉体盒后方的左叉体组件和右叉体组件，左叉体组件和叉体盒下侧板之间设有左直线驱动机构，右叉体组件和叉体盒下侧板之间设
有右直线驱动机构。
10.上述左叉体组件可包括左连接板、左滑块、左立柱和左叉体，导轨上方设有左连接板，左连接板前端和导轨之间设有左滑块，左连接板后端和叉体盒下侧板之间设有左直线驱动机构，对应左滑块位置的左连接板上侧固定安装有左立柱，左立柱上端外侧设有后端位于叉体盒后方的左叉体；右叉体组件可包括右连接板、右滑块、右立柱和右叉体，对应左连接板右方位置的导轨上方设有右连接板，右连接板前端和导轨之间设有右滑块，右连接板后端和叉体盒下侧板之间设有右直线驱动机构，对应右滑块位置的右连接板上侧固定安装有右立柱，右立柱上端外侧设有后端位于叉体盒后方的右叉体。
11.上述左直线驱动机构可包括齿条、左齿轮和左马达，左连接板后端上侧和下侧分别设有左马达和左齿轮，左马达输出轴和左齿轮上端传动连接，对应左齿轮前侧位置的叉体盒下侧板内侧固定安装有齿条，齿条后侧设有能与左齿轮啮合的齿；右直线驱动机构可包括右齿轮和右马达，右连接板后端上侧和下侧分别设有右马达和右齿轮，右马达输出轴和右齿轮上端传动连接，右齿轮前侧和齿条后侧啮合在一起。
12.上述夹持机构还可包括左导向柱和右导向柱，叉体盒上侧板内侧前后间隔设有开口向下的第一滑槽和第二滑槽，左立柱上端和右立柱上端均位于第一滑槽内，对应左立柱左侧位置左叉体前端设有上下贯通的第二通孔，第二通孔内设有上端位于第二滑槽内的左导向柱，且左导向柱和左立柱之间的距离大于第一滑槽和第二滑槽之间的槽距；对应右立柱右侧位置右叉体前端设有上下贯通的第三通孔，第三通孔内设有上端位于第二滑槽内的右导向柱，且右导向柱和右立柱之间的距离大于第一滑槽和第二滑槽之间的槽距；对应第二滑槽左右两端位置的叉体盒上侧板内侧分别设有开口向下且后端与第二滑槽连通的第三滑槽和第四滑槽。
13.本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过立柱安装到井口作业平台上后，不使用时可旋转至空闲位置避免影响其他工具使用还节省空间，且本装置还能与井口作业平台、动力猫道、井口自动化工具等装置配合可实现井口无人作业，通过叉体安装杆、第一连杆和第二连杆可构成曲杆，主旋臂、副旋臂、立柱和曲杆可组成四杆机构，然后通过旋转马达驱动蜗杆沿蜗轮轴旋转从而带动主旋臂旋转，进而使四杆机构正向旋转将夹持机构运送至指定位置，夹持机构夹住油管后四杆机构反向旋转将油管送至井口；还可通过左马达和右马达分别控制左叉体和右叉体的位置和角度，当上下油管接箍处错位时可通过左马达和右马达来微调左叉体和右叉体的位置，最终使两根油管接箍处对齐；此外由于左导向柱和左立柱之间的距离、右导向柱和右立柱之间的距离均大于第一滑槽和第二滑槽之间的槽距，使得左叉体组件和右叉体组件沿第一滑槽和第二滑槽左右移动时，左叉体后端和右叉体后端均会向叉体盒中部倾斜，进而左叉体、右叉体和叉体盒后端可组成稳定的三角形结构，使其能够更可靠地固定住油管防止其滑脱。
附图说明
14.附图1为本实用新型最佳实施例的主视结构示意图。
15.附图2为本实用新型最佳实施例（去除保护罩和叉体盒上侧板）的俯视结构示意图。
16.附图3为附图1的立体结构示意图。
17.附图4为附图1中夹持机构（只保留叉体盒上侧板）放大的立体结构示意图。
18.附图5为附图1中叉体盒上侧板与左叉体、右叉体连接仰视结构示意图。
19.附图中的编码分别为：1为主旋臂，2为立柱，3为固定轴，4为副旋臂，5为叉体安装杆，6为第一连杆，7为第二连杆，8为左立板，9为右立板，10为蜗杆，11为旋转马达，12为保护罩，13为叉体盒，14为导轨，15为左连接板，16为左滑块，17为左立柱，18为左叉体，19为右连接板，20为右滑块，21为右立柱，22为右叉体，23为齿条，24为左齿轮，25为左马达，26为右齿轮，27为右马达，28为左导向柱，29为右导向柱，30为第一滑槽，31为第二滑槽，32为第三滑槽，33为第四滑槽。
具体实施方式
20.本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
21.在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
22.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：
23.如附图1、2、3、4、5所示，该新型修井扶正机械手包括主旋臂1、立柱2、固定轴3、旋转动力组件、副旋臂4、叉体安装杆5、第一连杆6、第二连杆7和夹持机构，主旋臂1右端设有上下贯通的第一通孔，主旋臂1下方设有立柱2，立柱2上端固定安装有上端位于第一通孔内的固定轴3，固定轴3中部外侧传动连接有能使主旋臂1旋转的旋转动力组件；对应主旋臂1下方位置的立柱2前侧铰接有副旋臂4，主旋臂1左端和副旋臂4左端之间设有后端位于主旋臂1后方的叉体安装杆5，主旋臂1左端与叉体安装杆5中部通过第一连杆6铰接在一起，副旋臂4左端和叉体安装杆5前端通过第二连杆7铰接在一起，叉体安装杆5后端设有能够夹持油管的夹持机构。根据需求，固定轴3可为齿轮轴或蜗轮轴，旋转动力组件可为现有技术中的减速电机带齿轮或蜗杆，也可为液压马达带齿轮或蜗杆；为了使减小转动阻力，固定轴3和主旋臂1之间、第一连杆6与副旋臂4和叉体安装杆5之间、第二连杆7与叉体安装杆5和主旋臂1之间均可设有铜套或轴承。
24.使用过程中，通过叉体安装杆5和第一连杆6、第二连杆7可组成曲杆，而曲杆、立柱2、主旋臂1和副旋臂4可组成稳定的四杆机构，由于旋转动力组件能够使主旋臂1旋转绕固定轴3旋转，进而使四杆机构旋转以便将夹持机构运送到指定位置，最后通过夹持机构扶正油管或者将油管推到输送机上；由于夹持机构能在丝杆机构旋转的同时自身也能跟随第一连杆6和第二连杆7旋转，使其对油管位置有较大的兼容性，因此通过调整四杆机构的旋转角度，本装置能够固定安装在多种型号的进口平台上进行油管扶正作业；此外本装置本身体积不大，不使用时还可旋转至空闲位置以节省空间，还能与井口作业平台、动力猫道、井口自动化工具等装置配合可实现井口无人作业。
25.可根据实际需要，对上述新型修井扶正机械手作进一步优化或/和改进：
26.如附图2所示，旋转动力组件包括左立板8、右立板9、蜗杆10和旋转马达11，主旋臂1右端左右间隔设有左立板8和右立板9，左立板8和右立板9之间设有蜗杆10，固定轴3外侧设有能够与蜗杆10啮合的蜗轮齿，蜗杆10左端设有旋转马达11。根据需求，旋转马达11可为
现有技术中的伺服电机、步进电机或者液压马达，考虑到防爆性能本实实用新型中选择了液压马达。
27.如附图1、3所示，旋转动力组件还包括保护罩12，对应旋转马达11右侧位置的旋转动力组件外侧和主旋臂1右端外侧设有保护罩12。通过这样设置，保护罩12可以将旋转动力组件包裹起来，防止灰尘、与水等进入旋转动力组件内，腐蚀、磨损固定轴3上的蜗轮齿和蜗杆10。
28.如附图1、2、3、4、5所示，夹持机构包括叉体盒13、导轨14、左直线驱动机构、右直线驱动机构、左叉体组件和右叉体组件，叉体安装杆5后端与叉体盒13前侧中部固定安装在一起，叉体盒13下侧板内侧设有导轨14，导轨14上左右间隔滑动安装有后端位于叉体盒13后方的左叉体组件和右叉体组件，左叉体组件和叉体盒13下侧板之间设有左直线驱动机构，右叉体组件和叉体盒13下侧板之间设有右直线驱动机构。根据需求，左直线驱动机构和右直线驱动机构可通过电推杆、液压缸、气缸或旋转马达带动齿轮齿条实现。
29.使用时，通过左直线驱动机构驱动左叉体组件沿导轨14左右移动，右直线驱动机构驱动右叉体组件沿导轨14左右移动，既可实现左叉体组件后端和右叉体组件后端从左右方向夹持住油管，又可通过微调左叉体组件和右叉体组件的相对位置实现油管接箍的对中作业，即通过使用本实用新型可实现油管扶正和上下油管接箍对中两种作业，具有高效、省力、节省成本的特点。
30.如附图1、2、3、4、5所示，左叉体组件包括左连接板15、左滑块16、左立柱17和左叉体18，导轨14上方设有左连接板15，左连接板15前端和导轨14之间设有左滑块16，左连接板15后端和叉体盒13下侧板之间设有左直线驱动机构，对应左滑块16位置的左连接板15上侧固定安装有左立柱17，左立柱17上端外侧设有后端位于叉体盒13后方的左叉体18；右叉体组件包括右连接板19、右滑块20、右立柱21和右叉体22，对应左连接板15右方位置的导轨14上方设有右连接板19，右连接板19前端和导轨14之间设有右滑块20，右连接板19后端和叉体盒13下侧板之间设有右直线驱动机构，对应右滑块20位置的右连接板19上侧固定安装有右立柱21，右立柱21上端外侧设有后端位于叉体盒13后方的右叉体22。
31.使用过程中，通过左直线驱动机构带动左连接板15和左滑块16沿导轨14向右滑动，进而通过左立柱17带动左叉体18向右移动，此时右直线驱动机构带动右连接板19和右滑块20沿导轨14向左滑动，进而通过右立柱21带动右叉体22向左移动，最终使左叉体18和右叉体22共同配合从左右方向夹持住油管；当两根油管接箍存在错位时，还可进一步控制左直线驱动机构和右直线驱动机构向左或向右微调右叉体22和左叉体18，进而使上下两根油管对齐。
32.如附图2、4所示，左直线驱动机构包括齿条23、左齿轮24和左马达25，左连接板15后端上侧和下侧分别设有左马达25和左齿轮24，左马达25输出轴和左齿轮24上端传动连接，对应左齿轮24前侧位置的叉体盒13下侧板内侧固定安装有齿条23，齿条23后侧设有能与左齿轮24啮合的齿；右直线驱动机构包括右齿轮26和右马达27，右连接板19后端上侧和下侧分别设有右马达27和右齿轮26，右马达27输出轴和右齿轮26上端传动连接，右齿轮26前侧和齿条23后侧啮合在一起。根据需求，右马达27和左马达25均可选择现有技术中的微型电机，这主要是考虑到微型电机具有力矩大、精度高、可靠性高、响应迅速和体积小的特点，适合在需要精确调整位置的场合使用。此外，左直线驱动机构和右直线驱动机构均选择
了通过齿轮齿条传动实现，这主要是考虑到电推杆尺寸较大且价格较高，液压缸动作反应慢影响工作效率，而齿轮齿条传动配合微型电机使用，具有精度高、可靠性好、工作平稳、动作响应快的特点。
33.如附图2、4、5所示，夹持机构还包括左导向柱28和右导向柱29，叉体盒13上侧板内侧前后间隔设有开口向下的第一滑槽30和第二滑槽31，左立柱17上端和右立柱21上端均位于第一滑槽30内，对应左立柱17左侧位置左叉体18前端设有上下贯通的第二通孔，第二通孔内设有上端位于第二滑槽31内的左导向柱28，且左导向柱28和左立柱17之间的距离大于第一滑槽30和第二滑槽31之间的槽距；对应右立柱21右侧位置右叉体22前端设有上下贯通的第三通孔，第三通孔内设有上端位于第二滑槽31内的右导向柱29，且右导向柱29和右立柱21之间的距离大于第一滑槽30和第二滑槽31之间的槽距；对应第二滑槽31左右两端位置的叉体盒13上侧板内侧分别设有开口向下且后端与第二滑槽31连通的第三滑槽32和第四滑槽33。通过这样设置，右叉体22和左叉体18在移动过程中其后端均会向叉体盒13中部位置倾斜，使右叉体22、左叉体18和叉体盒13之间可组成稳定的三角形机构，能更牢固的抱住油管防止其滑脱；此外当左导向柱28滑入第三滑槽32内时，左叉体18后端向左侧打开，此时右导向柱29会滑入第四滑槽33内，右叉体22后端会向右侧打开，为左叉体18和右叉体22抱住油管做准备。
34.本实用新型最佳实施例的使用过程：
35.上提油管时，当液压动力钳将上下两根油管完全卸扣后，通过控制旋转马达11驱动蜗杆10沿固定轴3旋转，进而带动主旋臂1旋转并将夹持机构送至井口处，操纵左马达25和右马达27使右叉体22和左叉体18先张开后合拢抱住油管，吊卡上提油管至合适的高度，控制旋转马达11反转使主旋臂1旋转直至油管下端位于输送机上方，操纵左马达25和右马达27达使右叉体22和左叉体18一起张开松开油管，下方吊卡直至油管完全放在输送机上，控制旋转马达11带动主旋臂1旋转使夹持机构回到初始位置，等待下次循环作业。
36.下放油管时，当吊卡将油管提起至一定高度后，通过控制旋转马达11驱动蜗杆10沿固定轴3旋转进而带动主旋臂1旋转，将夹持机构送至油管处，操纵左马达25和右马达27使右叉体22和左叉体18一起张开，继续上提吊卡，当油管接触到夹持机构后，操纵左马达25和右马达27使右叉体22和左叉体18一起抱住油管，然后控制旋转马达11反转使主旋臂1旋转直至夹持组件移至井口处，使上下两根油管接箍处对齐，如果上下两根油管接箍处存在错位，可操纵左马达25和右马达27进一步调整上面那根油管的位置直至两根油管的接箍处对齐，接着下放吊卡使上下油管的接箍处接触上，操纵左马达25和右马达27使右叉体22和左叉体18张开松开油管，控制旋转马达11带动主旋臂1旋转使夹持机构回到初始位置，等待下次循环作业。
37.通过使用本实用新型，可以高效、快速地将油管扶正或将油管推到输送机上，且整机体积小且结构紧凑，通过立柱2安装到井口作业平台上时需要的空间小，方便与井口作业平台、动力猫道、井口自动化工具等装置配合可实现井口无人作业。
38.以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。